sys/platform/pc32/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * William Jolitz and Don Ahn.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
  38  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/isa/clock.c,v 1.28 2005/06/03 17:14:51 dillon Exp $
  39  */
  40
  41 /*
  42  * Routines to handle clock hardware.
  43  */
  44
  45 /*
  46  * inittodr, settodr and support routines written
  47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  48  *
  49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  50  */
  51
  52 #include "use_apm.h"
  53 #include "use_mca.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/systm.h>
  58 #include <sys/time.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/bus.h>
  61 #ifndef SMP
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #endif
  64 #include <sys/sysctl.h>
  65 #include <sys/cons.h>
  66 #include <sys/systimer.h>
  67 #include <sys/globaldata.h>
  68 #include <sys/thread2.h>
  69 #include <sys/systimer.h>
  70
  71 #include <machine/clock.h>
  72 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  73 #endif
  74 #include <machine/cputypes.h>
  75 #include <machine/frame.h>
  76 #include <machine/ipl.h>
  77 #include <machine/limits.h>
  78 #include <machine/md_var.h>
  79 #include <machine/psl.h>
  80 #ifdef APIC_IO
  81 #include <machine/segments.h>
  82 #endif
  83 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
  84 #include <machine/smp.h>
  85 #endif /* SMP || APIC_IO */
  86 #include <machine/specialreg.h>
  87
  88 #include <i386/isa/icu.h>
  89 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  90 #include <bus/isa/rtc.h>
  91 #include <i386/isa/timerreg.h>
  92
  93 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  94
  95 #if NMCA > 0
  96 #include <bus/mca/i386/mca_machdep.h>
  97 #endif
  98
  99 #ifdef APIC_IO
 100 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
 101 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
 102 int apic_8254_intr;
 103 static u_long read_intr_count (int vec);
 104 static void setup_8254_mixed_mode (void);
 105 #endif
 106 static void i8254_restore(void);
 107
 108 /*
 109  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 110  * can use a simple formula for leap years.
 111  */
 112 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 113 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 114
 115 #ifndef TIMER_FREQ
 116 #define TIMER_FREQ   1193182
 117 #endif
 118
 119 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 120 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 121
 122 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 123 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 124 volatile u_int  idelayed;
 125 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 126 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
 127 u_int   tsc_freq;
 128 int     tsc_is_broken;
 129 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 130 int     timer0_running;
 131 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 132 enum tstate timer0_state;
 133 enum tstate timer1_state;
 134 enum tstate timer2_state;
 135
 136 static  int     beeping = 0;
 137 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 138 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 139 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 140 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 141 static  u_int   tsc_present;
 142
 143 static int i8254_cputimer_div;
 144
 145 static struct callout sysbeepstop_ch;
 146
 147 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 148 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 149 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 150
 151 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 152     NULL,
 153     "i8254",
 154     CPUTIMER_PRI_8254,
 155     0,
 156     i8254_cputimer_count,
 157     cputimer_default_fromhz,
 158     cputimer_default_fromus,
 159     i8254_cputimer_construct,
 160     i8254_cputimer_destruct,
 161     TIMER_FREQ,
 162     0, 0, 0
 163 };
 164
 165 /*
 166  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 167  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 168  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 169  * pending.
 170  */
 171 static void
 172 clkintr(struct intrframe frame)
 173 {
 174         static sysclock_t timer1_count;
 175         struct globaldata *gd = mycpu;
 176         struct globaldata *gscan;
 177         int n;
 178
 179         /*
 180          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 181          */
 182         timer0_running = 0;
 183
 184         /*
 185          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 186          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 187          * usually *ALL* of them.  We need a better way to do this.
 188          */
 189         timer1_count = sys_cputimer->count();
 190         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 191             gscan = globaldata_find(n);
 192             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 193                 continue;
 194             if (gscan != gd) {
 195                 lwkt_send_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
 196             } else {
 197                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
 198             }
 199         }
 200 #if NMCA > 0
 201         /* Reset clock interrupt by asserting bit 7 of port 0x61 */
 202         if (MCA_system)
 203                 outb(0x61, inb(0x61) | 0x80);
 204 #endif
 205 }
 206
 207
 208 /*
 209  * NOTE! not MP safe.
 210  */
 211 int
 212 acquire_timer2(int mode)
 213 {
 214         if (timer2_state != RELEASED)
 215                 return (-1);
 216         timer2_state = ACQUIRED;
 217
 218         /*
 219          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 220          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 221          * knew the rate.
 222          */
 223         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 224         return (0);
 225 }
 226
 227 int
 228 release_timer2()
 229 {
 230         if (timer2_state != ACQUIRED)
 231                 return (-1);
 232         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 233         timer2_state = RELEASED;
 234         return (0);
 235 }
 236
 237 /*
 238  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 239  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 240  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 241  *
 242  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 243  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 244  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 245  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 246  *
 247  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 248  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 249  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 250  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 251  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 252  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 253  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 254  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 255  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 256  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 257  */
 258 static void
 259 rtcintr(struct intrframe frame)
 260 {
 261         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 262                 ;
 263                 /* statclock(&frame); no longer used */
 264 }
 265
 266 #include "opt_ddb.h"
 267 #ifdef DDB
 268 #include <ddb/ddb.h>
 269
 270 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 271 {
 272         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 273                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 274                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 275                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 276 }
 277 #endif /* DDB */
 278
 279 /*
 280  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 281  */
 282 static
 283 sysclock_t
 284 i8254_cputimer_count(void)
 285 {
 286         static __uint16_t cputimer_last;
 287         __uint16_t count;
 288         sysclock_t ret;
 289
 290         clock_lock();
 291         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 292         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 293         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 294         count = -count;                                 /* -> countup */
 295         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 296                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 297         ret = i8254_cputimer.base | count;
 298         cputimer_last = count;
 299         clock_unlock();
 300         return(ret);
 301 }
 302
 303 /*
 304  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 305  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 306  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 307  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 308  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 309  */
 310 void
 311 cputimer_intr_config(struct cputimer *timer)
 312 {
 313     int freq;
 314     int div;
 315
 316     /*
 317      * Will a simple divide do the trick?
 318      */
 319     div = (timer->freq + (i8254_cputimer.freq / 2)) / i8254_cputimer.freq;
 320     freq = i8254_cputimer.freq * div;
 321
 322     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 323         i8254_cputimer_div = div;
 324     else
 325         i8254_cputimer_div = 0;
 326 }
 327
 328 /*
 329  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 330  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 331  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 332  *
 333  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 334  */
 335 void
 336 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 337 {
 338     __uint16_t count;
 339
 340     if (i8254_cputimer_div)
 341         reload /= i8254_cputimer_div;
 342     else
 343         reload = (int64_t)reload * i8254_cputimer.freq / sys_cputimer->freq;
 344
 345     if ((int)reload < 2)
 346         reload = 2;
 347
 348     clock_lock();
 349     if (timer0_running) {
 350         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 351         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 352         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 353         if (reload < count) {
 354             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 355             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 356             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 357         }
 358     } else {
 359         timer0_running = 1;
 360         if (reload > 0xFFFF)
 361             reload = 0;         /* full count */
 362         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 363         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 364         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 365     }
 366     clock_unlock();
 367 }
 368
 369 /*
 370  * Wait "n" microseconds.
 371  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 372  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 373  */
 374 void
 375 DELAY(int n)
 376 {
 377         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 378
 379 #ifdef DELAYDEBUG
 380         int getit_calls = 1;
 381         int n1;
 382         static int state = 0;
 383
 384         if (state == 0) {
 385                 state = 1;
 386                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 387                         DELAY(n1);
 388                 state = 2;
 389         }
 390         if (state == 1)
 391                 printf("DELAY(%d)...", n);
 392 #endif
 393         /*
 394          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 395          * early for console i/o.
 396          */
 397         if (timer0_state == RELEASED)
 398                 i8254_restore();
 399
 400         /*
 401          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 402          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 403          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 404          * number of microseconds.
 405          */
 406         prev_tick = sys_cputimer->count();
 407         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 408                      1000000;
 409
 410         /*
 411          * Loop until done.
 412          */
 413         while (ticks_left > 0) {
 414                 tick = sys_cputimer->count();
 415 #ifdef DELAYDEBUG
 416                 ++getit_calls;
 417 #endif
 418                 delta = tick - prev_tick;
 419                 prev_tick = tick;
 420                 if (delta < 0)
 421                         delta = 0;
 422                 ticks_left -= delta;
 423         }
 424 #ifdef DELAYDEBUG
 425         if (state == 1)
 426                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 427                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 428 #endif
 429 }
 430
 431 static void
 432 sysbeepstop(void *chan)
 433 {
 434         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 435         beeping = 0;
 436         release_timer2();
 437 }
 438
 439 int
 440 sysbeep(int pitch, int period)
 441 {
 442         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 443                 return(-1);
 444         /*
 445          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 446          */
 447         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 448         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 449         if (!beeping) {
 450                 /* enable counter2 output to speaker */
 451                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 452                 beeping = period;
 453                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 454         }
 455         return (0);
 456 }
 457
 458 /*
 459  * RTC support routines
 460  */
 461
 462 int
 463 rtcin(reg)
 464         int reg;
 465 {
 466         u_char val;
 467
 468         crit_enter();
 469         outb(IO_RTC, reg);
 470         inb(0x84);
 471         val = inb(IO_RTC + 1);
 472         inb(0x84);
 473         crit_exit();
 474         return (val);
 475 }
 476
 477 static __inline void
 478 writertc(u_char reg, u_char val)
 479 {
 480         crit_enter();
 481         inb(0x84);
 482         outb(IO_RTC, reg);
 483         inb(0x84);
 484         outb(IO_RTC + 1, val);
 485         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 486         crit_exit();
 487 }
 488
 489 static __inline int
 490 readrtc(int port)
 491 {
 492         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 493 }
 494
 495 static u_int
 496 calibrate_clocks(void)
 497 {
 498         u_int64_t old_tsc;
 499         u_int count, prev_count, tot_count;
 500         int sec, start_sec, timeout;
 501
 502         if (bootverbose)
 503                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 504         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 505                 goto fail;
 506         timeout = 100000000;
 507
 508         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 509         for (;;) {
 510                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 511                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 512                         break;
 513                 }
 514                 if (--timeout == 0)
 515                         goto fail;
 516         }
 517
 518         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 519         start_sec = sec;
 520         for (;;) {
 521                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 522                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 523                         if (sec != start_sec)
 524                                 break;
 525                 }
 526                 if (--timeout == 0)
 527                         goto fail;
 528         }
 529
 530         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 531         prev_count = sys_cputimer->count();
 532         tot_count = 0;
 533
 534         if (tsc_present)
 535                 old_tsc = rdtsc();
 536         else
 537                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 538
 539         /*
 540          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 541          * counter for each iteration since this is convenient and only
 542          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 543          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 544          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 545          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 546          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 547          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 548          */
 549         start_sec = sec;
 550         for (;;) {
 551                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 552                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 553                 count = sys_cputimer->count();
 554                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 555                 prev_count = count;
 556                 if (sec != start_sec)
 557                         break;
 558                 if (--timeout == 0)
 559                         goto fail;
 560         }
 561
 562         /*
 563          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 564          * similar to those for the i8254 clock.
 565          */
 566         if (tsc_present)
 567                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 568
 569         if (tsc_present)
 570                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 571         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 572         return (tot_count);
 573
 574 fail:
 575         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 576                 i8254_cputimer.freq);
 577         return (i8254_cputimer.freq);
 578 }
 579
 580 static void
 581 i8254_restore(void)
 582 {
 583         timer0_state = ACQUIRED;
 584
 585         clock_lock();
 586
 587         /*
 588          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 589          */
 590         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 591         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 592         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 593         clock_unlock();
 594
 595         /*
 596          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 597          * has not been selected.
 598          */
 599         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 600         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 601 }
 602
 603 static void
 604 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 605 {
 606         int which;
 607
 608         /*
 609          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 610          */
 611         which = 0;
 612         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 613         if (which != 1 && which != 2)
 614                 which = 2;
 615
 616         switch(which) {
 617         case 1:
 618                 timer->name = "i8254_timer1";
 619                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 620                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 621                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 622                 timer1_state = ACQUIRED;
 623                 break;
 624         case 2:
 625                 timer->name = "i8254_timer2";
 626                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 627                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 628                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 629                 timer2_state = ACQUIRED;
 630                 break;
 631         }
 632
 633         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 634
 635         clock_lock();
 636         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 637         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 638         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 639         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 640         clock_unlock();
 641 }
 642
 643 static void
 644 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 645 {
 646         switch(timer->type) {
 647         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 648             timer1_state = RELEASED;
 649             break;
 650         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 651             timer2_state = RELEASED;
 652             break;
 653         default:
 654             break;
 655         }
 656         timer->type = 0;
 657 }
 658
 659 static void
 660 rtc_restore(void)
 661 {
 662         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 663         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 664         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 665         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 666 }
 667
 668 /*
 669  * Restore all the timers.
 670  *
 671  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 672  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 673  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 674  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 675  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 676  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 677  */
 678 void
 679 timer_restore(void)
 680 {
 681         crit_enter();
 682         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 683         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 684         crit_exit();
 685 }
 686
 687 /*
 688  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 689  */
 690 void
 691 startrtclock()
 692 {
 693         u_int delta, freq;
 694
 695         /*
 696          * Can we use the TSC?
 697          */
 698         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 699                 tsc_present = 1;
 700         else
 701                 tsc_present = 0;
 702
 703         /*
 704          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 705          */
 706         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 707         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 708
 709         /*
 710          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 711          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 712          *
 713          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 714          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 715          * for our counting.
 716          */
 717         i8254_restore();
 718         freq = calibrate_clocks();
 719 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 720         if (bootverbose) {
 721                 printf(
 722                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 723                 while (cncheckc() == -1)
 724                         calibrate_clocks();
 725         }
 726 #endif
 727
 728         /*
 729          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 730          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 731          * frequency.
 732          */
 733         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 734                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 735         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 736 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 737                 if (bootverbose)
 738                         printf(
 739 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 740                 freq = i8254_cputimer.freq;
 741 #endif
 742                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 743         } else {
 744                 if (bootverbose)
 745                         printf(
 746                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 747                                freq, i8254_cputimer.freq);
 748                 tsc_freq = 0;
 749         }
 750
 751 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 752         if (tsc_freq != 0) {
 753                 if (bootverbose)
 754                         printf(
 755 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 756                 tsc_freq = 0;
 757         }
 758 #endif
 759         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
 760                 /*
 761                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 762                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 763                  * to the i8254 clock.
 764                  */
 765                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 766
 767                 DELAY(1000000);
 768                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 769 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 770                 if (bootverbose)
 771                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 772 #endif
 773         }
 774
 775 #if !defined(SMP)
 776         /*
 777          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 778          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 779          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 780          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 781          */
 782
 783 #if NAPM > 0
 784         /*
 785          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 786          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 787          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 788          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 789          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 790          * but we need to have some kind of time...
 791          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 792          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 793          */
 794         return;
 795 #endif /* NAPM > 0 */
 796
 797 #endif /* !defined(SMP) */
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 802  * from a filesystem.
 803  */
 804 void
 805 inittodr(time_t base)
 806 {
 807         unsigned long   sec, days;
 808         int             yd;
 809         int             year, month;
 810         int             y, m;
 811         struct timespec ts;
 812
 813         if (base) {
 814                 ts.tv_sec = base;
 815                 ts.tv_nsec = 0;
 816                 set_timeofday(&ts);
 817         }
 818
 819         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 820         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 821                 goto wrong_time;
 822
 823         /* wait for time update to complete */
 824         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 825         crit_enter();
 826         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 827                 crit_exit();
 828                 crit_enter();
 829         }
 830
 831         days = 0;
 832 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 833         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 834 #else
 835         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 836         if (year < 1970)
 837                 year += 100;
 838 #endif
 839         if (year < 1970) {
 840                 crit_exit();
 841                 goto wrong_time;
 842         }
 843         month = readrtc(RTC_MONTH);
 844         for (m = 1; m < month; m++)
 845                 days += daysinmonth[m-1];
 846         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 847                 days ++;
 848         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 849         yd = days;
 850         for (y = 1970; y < year; y++)
 851                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 852         sec = ((( days * 24 +
 853                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 854                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 855                   readrtc(RTC_SEC));
 856         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 857            in the local time zone */
 858
 859         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 860
 861         y = time_second - sec;
 862         if (y <= -2 || y >= 2) {
 863                 /* badly off, adjust it */
 864                 ts.tv_sec = sec;
 865                 ts.tv_nsec = 0;
 866                 set_timeofday(&ts);
 867         }
 868         crit_exit();
 869         return;
 870
 871 wrong_time:
 872         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 873         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Write system time back to RTC
 878  */
 879 void
 880 resettodr()
 881 {
 882         struct timeval tv;
 883         unsigned long tm;
 884         int m;
 885         int y;
 886
 887         if (disable_rtc_set)
 888                 return;
 889
 890         microtime(&tv);
 891         tm = tv.tv_sec;
 892
 893         crit_enter();
 894         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 895         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 896
 897         /* Calculate local time to put in RTC */
 898
 899         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 900
 901         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 902         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 903         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 904
 905         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 906         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 907         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 908              tm >= m;
 909              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 910              tm -= m;
 911
 912         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 913         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 914 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 915         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 916 #endif
 917         for (m = 0; ; m++) {
 918                 int ml;
 919
 920                 ml = daysinmonth[m];
 921                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 922                         ml++;
 923                 if (tm < ml)
 924                         break;
 925                 tm -= ml;
 926         }
 927
 928         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 929         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 930
 931         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 932         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 933         crit_exit();
 934 }
 935
 936
 937 /*
 938  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 939  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 940  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 941  */
 942 void
 943 cpu_initclocks()
 944 {
 945         int diag;
 946 #ifdef APIC_IO
 947         int apic_8254_trial;
 948         struct intrec *clkdesc;
 949 #endif /* APIC_IO */
 950
 951         if (statclock_disable) {
 952                 /*
 953                  * The stat interrupt mask is different without the
 954                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 955                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 956                  * interrupts.
 957                  */
 958                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 959                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 960         } else {
 961                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 962                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 963                 profhz = RTC_PROFRATE;
 964         }
 965
 966         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 967 #ifdef APIC_IO
 968
 969         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 970         apic_8254_trial = 0;
 971         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 972                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 973                         apic_8254_trial = 1;
 974         } else {
 975                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 976                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 977                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 978                         setup_8254_mixed_mode();
 979                 } else
 980                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 981         }
 982
 983         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
 984                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 985         INTREN(1 << apic_8254_intr);
 986
 987 #else /* APIC_IO */
 988
 989         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
 990                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 991         INTREN(IRQ0);
 992
 993 #endif /* APIC_IO */
 994
 995         /* Initialize RTC. */
 996         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 997         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 998
 999         if (statclock_disable == 0) {
1000                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
1001                 if (diag != 0)
1002                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
1003
1004 #ifdef APIC_IO
1005                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
1006                         panic("APIC RTC != 8");
1007 #endif /* APIC_IO */
1008
1009                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
1010                             INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1011
1012 #ifdef APIC_IO
1013                 INTREN(APIC_IRQ8);
1014 #else
1015                 INTREN(IRQ8);
1016 #endif /* APIC_IO */
1017
1018                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1019         }
1020
1021 #ifdef APIC_IO
1022         if (apic_8254_trial) {
1023                 sysclock_t base;
1024                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
1025
1026                 /*
1027                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1028                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1029                  * then see if we got it.
1030                  */
1031                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1032                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1033                 base = sys_cputimer->count();
1034                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1035                         ;       /* nothing */
1036                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1037                         /*
1038                          * The MP table is broken.
1039                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1040                          * on the IO APIC.
1041                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1042                          */
1043                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
1044                         inthand_remove(clkdesc);
1045                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1046                                "8254 is not connected to "
1047                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1048                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1049                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1050                         /*
1051                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1052                          * configure a fallback interrupt routing from
1053                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1054                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1055                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1056                          */
1057                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1058                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1059                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1060                         }
1061                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1062                         setup_8254_mixed_mode();
1063                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1064                                     (inthand2_t *)clkintr,
1065                                     NULL, &clk_imask,
1066                                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1067                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1068                 }
1069
1070         }
1071         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1072             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1073             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1074                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1075                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1076                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1077         } else {
1078                 printf("APIC_IO: "
1079                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1080         }
1081 #endif
1082         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1083 }
1084
1085 #ifdef APIC_IO
1086 static u_long
1087 read_intr_count(int vec)
1088 {
1089         u_long *up;
1090         up = intr_countp[vec];
1091         if (up)
1092                 return *up;
1093         return 0UL;
1094 }
1095
1096 static void
1097 setup_8254_mixed_mode()
1098 {
1099         /*
1100          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1101          *  re-initialize master 8259:
1102          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1103          */
1104         outb(IO_ICU1, 0x13);
1105         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1106         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1107         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1108         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1109
1110         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1111         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1112                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1113 }
1114 #endif
1115
1116 void
1117 setstatclockrate(int newhz)
1118 {
1119         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1120                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1121         else
1122                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1123         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1124 }
1125
1126 #if 0
1127 static unsigned
1128 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1129 {
1130         return (rdtsc());
1131 }
1132 #endif
1133
1134 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1135 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1136 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1137 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1138         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1139 void
1140 _TSTMP(u_int32_t x)
1141 {
1142         static int i;
1143
1144         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1145         tsc[i+1] = x;
1146         i = i + 2;
1147         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1148                 i = 0;
1149         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1150 }
1151 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1152
1153 /*
1154  *
1155  */
1156
1157 static int
1158 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1159 {
1160     sysclock_t count;
1161     __uint64_t tscval;
1162     char buf[32];
1163
1164     crit_enter();
1165     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1166         count = sys_cputimer->count();
1167     else
1168         count = 0;
1169     if (tsc_present)
1170         tscval = rdtsc();
1171     else
1172         tscval = 0;
1173     crit_exit();
1174     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1175     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1176 }
1177
1178 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1179 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1180             "frequency");
1181 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1182             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1183